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(1)

43

酸性亜鉛鍍金の實用化に就て   ・

.    相   良     學

Studieg on the Practiea]ization of the Acidic Zinc Plating        みγ1レ鋤α加s4G4R4.

 Abstract: The main purpose of the present investigation was to study the possibility of utilizing a acid sulfate bath fbr the rapid zinc plating of the iron strip or sheet. The zinc slllfate bath is very much cheaper and more stable than the common cyan{de baths now generally used. In this experiments, the effbct of current density,  acid concentration, .zinc ion concentration,  addition salts,

addition agents, and temperature was carefully investigated. It w−as found that: (7)By Usingβ一naphthol and chromic acid as addition agents, excellent  deposits are obtained at the high current density(about 60A/dm2)with the follo.

wing bath compositions,一一一  ZnSO4−7H20・250g. H2SO4 90g  Na2SO4 20g.

Al2(SO、)3 20g. β一naphthol O.5g. CrO3 0.1g. water ・1Z; (2)B)・Increasing

・h・v・lu…fN』裂ρ・−increa・e・・h・h・ight ra・g・・f・a・h・de curren・

density in deposition, but decreases the current efi日cienc)ア. of the zinc deposition;

(3)In the bright p互ating bath possessing N value叩ual to l・30, the weight of the metal deposited was]009/m20r more with the cathode efliciencies of 60 to 65 per cent.

   1要    旨       ・

 本研究は一般の熱間浸漬亜鉛鍍金法に比ぺて遙  用して電力の節減並に製品債値の昂揚を計らんと かに加工性と防鋳力に富み、且亜鉛消費の少い酸  .するものである。從つて其原理としては概ねペタ      ナイズ法(1)に準するものであるが線材と異り鉱材      に封してかLる高電連績式光輝迅速鍍金法を實現      するには種々の困難が予想される。先づ所要.の電     鍍條件としては、(1)熟間塵延薄飯の如き鍍金生     地としては極めて不都合な粗面に於ても満足な電     鍍を成就せねばならぬ、(2)連績式で高能率大能      力とするためには高電流密度ゐ迅速鍍金であるこ

       ぴシ

     と、(3)均一性薄鍍金で而も防鋳完壁を期するこ・

   と、(4)防蝕本位なるも光輝を放つ程度の微晶緻     密な電着であるべきこ.と、(5)不溶性陽極を用      ひる結果、水素イオンと亜鉛イオンの濃度に可成      りの饗動があつても安定した鍍金を施し得ること

      ●

   Photo.l General view of the batch    (6)電鍍液の組成は成可く琿純で尾液中には亜鉛

       pl・・nig・pPara   誓芦竃欝璽ζ竃霞㌶≧遼

性亜鉛電鍍法を主として薄鐵板の亜鉛引に臆用す  の諸條件に副ふ成果を得たから以下その大要に就

るため・亜鉛漁式製錬の電解原液を其電鍍液に直  て報告する。

(2)

   44

    皿試料とその豫備虚理        とを確めた。

   供試の原蹴昧鋼継K.鑓のプ,。オバー (E)ソヂウム・ イドライドデスケーリングぶ   式鯛髄の厚さ1.・m畷・.35mnの黒鎚八幡 NaH]・°〜2・5%を含む苛性ソーダの熔臓浴(35・

  鋼戸畑工雛産の川リツプ式舗醒の厚さ 〜45°°C)に灘して・N・Hの濃度・温度・醐の   ・.28mmの醐であつて.・ツチ鍍金ではこれらを夫々擾へて蹴効果翻べ端果はN・H1・・%

  1・mm×5・mmの試片として使用した.實用の亜 鵬375でC 1°分麟で充分奇麗な生地を得た・洗   鉛鍍金に於ては大雛地醐を省略せねばならぬ 減りは1°嘘理で歎15×ユ゜−49/・m2とな順に

  :麟曝㌶;罐隠㌶藷慧 覧麟鐘欝㌶雰曇巖鵜;籠

  姓癖賄抽醐の露を不良ならしめ又時 水灘で除去さ罐くなる鵬と 思はれるから電   には水靴脚こ基く材質焔ともなる。從つて供 鍍下地として砒洗過ぎ酬避すべきである・又   試黒鋤離に於ては硫洗漁繊先條漬解 水洗に際しては刷毛擦りし且麟に依る光輝浸漬

  陽極清浮、電解陰極清浮及びソヂウムハイドライ  を行ふがよい。

  ドデスケーリング鷲試み、之等批較槍討した 竺幽する以上癒の瀞方法を比鱒味す   結果は次の様である。      れば本蹴試馳於ては雄灘とNaH法とを    (A)硫洗澗96燃鞭1勤k・の徽酸 最も鋤とピ蹴の場合凧も肌餉く素地荒

  (1・%容) を75・Cに加温して・5分浸漬した場合に 縫裡す・轍電鍍浴にカさける亜鉛の酷枇較   最もよく洗はれ、その蹴りは鞠21.・×1・一・,/ 的錫で且与である・特に後者は水素脆性の危   ・m・である。是より濃戯は時間蝿すと洗過ぎ 倶も無く繊りの少いことに方さては他の追從を許   となり肌色も悪く電計不良ならしめる。恐らく 辞・蓋し近年欄に於て加る塩浴清浮が廣汎   黒染面※の出現に依り水素過電厭が低下し且密着  に活用される所以であらう②。次に冷厘のストリ

  が妨げられるものと思ふ。     ツプは殆ど研磨仕上した位碑滑面を有し黒雛・

   (B)麟麟、35%蹴㊥封水4の稀塩酸 全然附着して居ないから獅したもの以外は酸洗   であれば液温25。C、同じく1封2.5の稀塩酸であ  の必要も無く唯アルカリ液(Na2CO31009・NaOH   れば・8・Cに於て何挑10分間浸漬で白肌の瀧 20・・水11)で脚旨する憤どけで事足蝿鍍用生地と   な素地が得られその洗減りは24.・×・・一・,/。江・内 しては黒鍛り櫟ミ優れて居る・

  外である。而もこの仕上であれば鍍金にも都合が     ・

  良い。           皿 電鍍及び仕上庭理

   (C)電解陽極清浄、 硫酸(比重1・84)55cc、

  硫酸ソーダ1009を水1/に加へたものを電解液と   素々鐵は亜鉛に比ぺて遙かに水素過電塵が低v・

  し・18°Cで電流密度及電解時間を憂へて陽極清  から木法の如き水素イオン濃度の高い電鍍液から   浮を行つたがその適當條件は陽極電流密度]・5A/  Zn++イオンを優先的に放電析出せしめることは 、   dm2、電解時間8〜10分に於て得られる。然し洗, 容易でない。從つて鐵生地に初期の均一電着を確

・ 減りは45〜48×]0−Vcm2に及び肌荒れを生ずる  保するためには可成り電流密度を昂めねばならぬ   から余り好ましくない。       が之を緩和する目的から筆者は特に水素過電歴の    (D)電解陰極清浮・ 硫酸(比重L84)]5cc、塩  大きい水銀の下地鍍金を試みた。その一つの方法   酸(比重1・18)55cc・塩化ナトリウム229を水11に  としては所定電鍍液に酷酸第二水銀を500mg/]の   溶かしたものを電解液とし不溶性陽極鉛板を使用   割合で添加して見たが之では亜鉛鍍面に淡い斑紋   して18CCで陰極清浮を行つた虚、最良の結果は陰  を生じ恰も蛇肌の如くその外親を損ふ嫌ひがある   極電流密度2・OA、/dm2・電解時間10分・洗減り17・5  依つて第二の手段として電鍍直前の試料を1%昇   ×10呼程度であるが肌色も冴えす水素過電塵も梢  勇ミ水に撒秒浸漬してアマルガム下地を作り水洗後   々低下するようである,街ほ水素脆性に就ては屈  鍍金を施すこと、した,かsる水銀虚置を行へば   曲試験に依つて普通硫酸洗源のものと大差ないこ  何れの方法に依る場合でも例へば20A/dm2の最低

(註※黒染面一8mut Surface・硫酸洗ぴに於て塩基性第一鐵塩(FeOFeSO4 H20)及黒鉛の残存した

黒い表面を謂ふ。)

(3)

       45  電着電流密度(Zn609/1、 H2SO、1009/1、粗生地   暗友色一D・金属光澤のあるもの一B・

 の場合)を8A/dm2まで引下げることが可能であ   (例へば銀白色で金麗光澤のものは・SBである)

 り初期電着を著しく改善し得る。即ちアマルガム   (2)添加剤の効果・  照準浴No・1のβナフト  虚理のものは虚理しない場合より電流効率も大方  一ルと無水ク・ム酸とを其他の有機質添加剤で置  10%高く電鍍面の外見にも何ら遜色を來さないが  換してその効果を調べた次第である・(a)膠・

 唯一つの欠点は密着性の阻害されることである。  0・1g/Lで40A/dm2の2〜3分及45A/dm2の1〜2分の  之は取りも直さず鐵がアマルガムを作り難い金属、 虚ではMB・即ち金圃光澤のある乳白色を現はすが  であるからであらう。元來密着力大にして加工性  0.259/1に増せば光澤が抜け・0・59/1では全く友  に富むことは電鍍亜鉛鐵板の特徴とする虚である  白色となる。叉βナフトーノ・に比し液の粘性を昂  からこれは由々しい欠点であるが、その改善法と  める所爲か電導性を低下することはFiコ・1で明瞭  しては稀薄水銀塩溶液に依るストライキングを試  に示される。(b)薦糖・結晶の細かい銀白色の電  むるも亦一案であらう。         .  着が得られるが殆どガ澤が出ない。添加量は19μ    扱てこの試験に於ける電鍍條件の決定は次の様  でも29μでも大差なく緻密な銀白色の厚い電着を  に途行された。      得るには40A/dm2の4分位が良い。(c) ゼラチン・

 (1)電渡液の組成。 硫酸亜鉛と硫酸を主役とす    ゼラチンの欠点は色調が友白色になることで  る迅速鍍金であるから緩衝剤の必要もなく之に追  ある。添加剛効果は0・19/1では認められないが0・5  加すべき成分としては電導剤と添加剤のみで良v・  9/1になれば充分であり・叉照準浴No・1に0◆59追  とれらの適剤と適量の撰揮は通常酸性亜鉛鍍金と  加してβナフトールと併用すれば青白色となる。

 呼ばれるpH4.0−Dk2〜3A/dm2の中性鍍金(亜鉛  (d)ペンゼンズルフオン酸・ 用ひぬ時より結晶  陽極使用)からH2SO4259/1−Dk20A/dm2の酸性  は細かくなるが所謂亜鉛メツキらしい青白色を増  鍍金の範園に於て行ひ、その結果電導剤としては  し光澤も出ない。19/1よりもo・59/1の方が良い。

 硫酸アンモンよりも硫酸ソーダを、叉無機添加剤   (e)βナフトール、照準浴No・1にβナフトールを としては硫酸マグネシウムよりも硫酸アルミーウ 加へぬ場合、即ち有機添加剛無しで電鍍する場合  ムを好適とするに至つた。か、る豫備試験に併用

      ぺ  した有機添加剤はゼラチン・膠・可溶性澱粉・β     弍  ナフトール等であるが就中βナフトールが比較的     ☆  高電流密度(15〜20A/dm2)となるに從つて有効     δ       お  であることを知り、他方電鍍面の外見は中性鍍金      §  では概して薄青白色、酸性の6〜]OA/dm2では青     き3。

 白色、同じく]5A/dm2(H2SO4・189/1)では銀白色・      、。

 更に20A/dm2(H2SO4259/1)に及ぺばカドミウム      〆。、

 鍍金に近い銀白色の金屡光澤を呈し始めることを       花〃。,慰㌘4タε励

 認めた・       Fig.1 Amp.&V・1t.・u・v…f・・m・

  かくして電酷齪2°A/dm2より6°A/dm2まで   。dditi。n。g。nt・.

,昂めて目的の迅速光澤鍍金を行ふに最も都合良い  と判定ざれた電鍍液の組成は・結晶硫酸亜鉛2509  ミ

㌶㌘㌶禦鷲㌦纏㍗㍍蛾。㌃ §力糖紐十認㍑

鰍ク゜ム酸o・1・・水11・であり・叉効果畷て 記・匙P6爲   

lli鐘耀鱗1蹴き鴛雛鷲装§翼嶽二1

 ・ム酸0.19、水11でも良い。以下記述の便法上前    ゐ

 者を照準浴No・1、後者を照準浴No・2としよう。    ・・α ,2 」.4 ぷ ∠ ノ8.9〆。

 叉肉眼観察に依る鍍金面の色調匿別を簡軍に表示       万尻吋ρ舶巧輪・

 するために次の符號を用ひる。       Fig・2 Eflbct of current density or time

  青白色一P、銀白色一S、乳白色一M、友白色一G、     of plating・(Out of addition agent)

(4)

 46           .       

の電流と時間の關係はF]9・2の様であり、銀白色/ @方が良い。      

\の緻密な電着を見る範園も狭く且金屡光澤を嚢揮  要するに酸   × し得ない・然るにβナフトール撫水ク・ム酸を 性光澤鍍金 § 所定通り使用すればFlg・3の如く改善され迅速光 浴に於ける 忘・,

1:践⊥嵩一! 簿響:竃曇1三

1:|ご什㌫5°㌶:1旨畿鵠_…

㍉i簗〒量醗纂=誓案㌶ΣFi&ご蕊静

  ,上三㌻牌 蹴、、、ぎ、 9であり浴の電 の電流密度

   ρ/2コニL  導度にも大して 範園は廣くさ      ×

 . ・酬舳 輪影響しない。 且その下部ポ     >

F193 E ヤ・t・f・urren・d・n・i・y(F」9.1参照)而 限踊瀧§     ・き    ゜「time°fp麺& して鰍ク。ム 度が高くな§・・     §    (W・th・dd五t・・n・g・nt・).酸を過昨βる.そして§・    .ミ

け電鍍液の色が褐色を呈するに及んで始めてその  N−L30附   σ 効果が現はれる。惟ふにβナフトールは電解酸化  近に於て最   ・・

加剤効果畷場するものであらう・酸備旨端つ 期上は原   4 ク29㌶θ議。鑑。る C「°・の酬は予髄りの補助効力を顯はしβナフ 則通りNの Fi昏6脆…f・urre。t d。n,ity

トールに封する安定剤としての役割を充分認める  増加と共に    or acid concentration, and ことが出來た。      低下する・    cathode e笛ciency vs. acid

(3)亜鉛及び硫酸の濃度・これらの爾主成分の濃  恰もこのN    concentration.

度と電流密度の開係を調べてみるとFig.4の如く  債の影響は

光蹴嚇亜鈴億囎加こ僧tて縮少せられ 青縦醐 ミカ

 ⊆      叉Fig.6の如く  金に於ける  ぱ

叉    硫離の増加塾旦、言

設._↓。L仁 慧題竃裟 當㌫ ㌧:

  ・〃蕊㌔. △_ 分を夫囎減し る(3)・叉F 〃 。_。__.

      ぺ・・  た場合であり、 ig・7は瀧     三=・   

   2°‥誌煮。。%雌中肉太破線 効果を示し Fi.7 E音・…f・urren・d・n・i・y

Fi&4 ヌ:1=,霊i・y:㌶;㌶㌶㍍ら上昇す二;麗m:::㌫第

       す光輝曲線であ に縮減する・而して加る電癖度範團に於て

る。次に電流効率は原則として電解的には亜鉛濃  得られる光輝鍍金の電着・量は80へ1209/m2(厚さ

度に比例して向上するも電鍍的にはその噌加に限  12〜18ミクロン)であり、その電流効率は60〜65

界を生じFig・5の如き波状曲線を画く。そして効  %である。 前圖の光輝曲線が物語る如く8B領

率は原則並に電流密度の高い程低く且亡の極大値  域内に於ても最光輝部は比較的低電流密度の方.へ

が亜鉛濃度小なる方へ移行する、これと同様に硫  傾くから60A/dm2以上の迅速鍍金は仲々容易でな ・

酸濃度のの増加と共に低下すべき電流効果も電鍍  い。この点猫逸に於ける酸性高輝鍍金浴(Saurem

的にはHS2041009/]附近までは却つて濃度の高い  HochglanZbad)が100A/dm2に及ぶ迅速化に成功

(5)

47 し、而も20〜409/m2の頗る薄い鍍金で耐;虫性に富  青化光輝浴からの析出は申性浴若しくは酸性浴か むと言ふ報告(4)に注意して筆者は更に添加剤の研  らのものに比してその結晶構造が撰揮方位を形造 究を績け度v・。       .    る傾向強く・整列度の高い結果として耐蝕性及機  終の仕ヒ虚理としてはク・ム酸及硝酸に依る光  械的性質に劣ることは先年にフィツシヤー等の護

輝浸漬虚理の他沸騰歳理、油浸虚理、摩擦虚理等  表した虚であり(5)、この試験結果とも梢々相通ず を試みて見たが、SB上りの光輝永績性を強め耐独  る感がする。荷ほ耐蝕試験に就ては参考までに長 性を昂上せしめ得るのはクロム酸浸漬であり、庭  期に亘る大氣ボ曝露試験をも纏績して居り爾來六    理液の濃度はCrO31009/i、 CrO3:H2SO4=400:1  ケ月以上を経過した今日の成績では大体前述の加 で10秒浸漬が良い。硝酸の微量添加は光輝を増す  速試験結果と一致した傾向を認めて居る。    . が溶失量も多く且耐鍾性が悪い。沸騰虚理は水酸

化被膜に依る不働態化の促進であり・油浸虚理はV穂括

電鍍暦が油吸着能に優れた性質を利用して特定用

途向のものに慮用することである。又迅速厚着の   (1)原銀の豫備清浮法としては黒飯に封しては ものは光澤と耐蝕性に劣るから其仕上庵理法とし  塩酸洗條かソヂウムハイドライドデスケーリング て米國に於ける錫電鍍の再胤ヒヒの如く高周波誘 法が有効である。  ・

導加熱に依る鍍暦再熔虚理(Reflowing)の試験   (2)此種z)亜鉛電鍍には出來れば4〜滑面で水素 を目下實施中である○姑息手段の厚擦庭理は乾布  過電屡の高い冷屡ストリツブを採用すべきである で擦る程度の簡輩な艶出しで錫鍍金に於ける再研    (3)鉄生地の水素過電歴上昇策としてアマルガ 磨或はベタナィズ法に於ける再線引と同類である  ム虚理を完成し得るならば電流効率は10%近く向       上する。

  皿耐 牲     (4)目的の電鍍液の組成としては硫酸封亜鉛の

 亜鉛鍍金製品の耐蝕性を調査する種々の試験方  N憤を略L3に保つこ.と・並に電導剛としては硫酸 法の申でも加速法としては浦足なものが

殆ど無いと言はれて居るが此研究では專

ら水素嚢生速度測定法を採用した。此方   6°

法は割合に精密迅速であり、倫ほ3%食   子 塩水に依る溶失減量の測定の結果とはよ  缶

く一致する傾向を示したが他方軍極電位   ・・

差の測定結果とは若干矛盾する虚が現は   2,

      ヨロ

.れたので、果して耐蝕性を充分に表示し  慧、。

得るか否かは聯か疑問eある。然し電鍍  〉

面の酬が灘で光澤畷竺る程に卒〉

滑であれば自ら水素過電歴は高く・反封  め2.

⑦    晦 37ア 輌〃竺ぴ㌘/㌘〃

      ベクに       ア ご

②』〃 z,wク沈。2。。♂

一々 泌亀力ど  刀46侮』 3〆  ρ〃3、5 /82  ルS2S4  /5      %rひ  メoρ マ

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騰一_ 翅舗二

竺竺㌻㌧レ/法「=杉・に 7遮ジ …

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躍三i三亘}コユ圭耳「

◆      8   / 2 3 4・ よ 6 / 8 9 ・ρ ・∠ ・2・/エ / イ ル 

局瓦醗生の多少は鍍鋸の物理白蹴峯:ヒ±室ヨま≡亘弄・=ごニデ に罐であればその過電齢耐ので結《.   日巨ピ〔L・._

を暗示すること、なり、又不純物の析出   ゜∠z 34 & ∠ 78 ヌ _       墨  〃zθ々励 或は針孔等があれば電池作用を起しで水

      / o 素褒生を促進すること〜なるから完全な

      8ρ 試片のみに就てこの瓦斯褒生速度から防

蝕能を比較検討することは合理的である ← 6°

亜鉛溶解液としては1n硫酸を使用し、試   痴 片の種別毎に藪多く測定し夫々の最良値   2ρ のみを指摘して比較吟味した。そして参   〃

、認 14 ピ②畷』z 

レ 脚一幽々

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 .___・己.==r=:∫_。」_1_.一・

     …      2 3 4 £ ∠ ク 8 9〃〃,4,3/4 考のため亜鉛陽極を使用する申性鍍金と      鯵酩二鋤あ話輪1 青化鍍金に就ても一通り並行試験を行つ    F怒8Hydragen gas evolution velocity in the た。此等の代表的結果を要約表示すれば       corrosion tests.

Fig・8の様である。一般に青化浴取分け      .

(6)

48

   ソーダ、添加剛としては無機の硫酸アルミニウム  用せらるべき事に着目し、現に筆者はニツケルク   の他βナフトールのo・59/1にCrO30・]9/1を追加使   ローム鍍金の防鋳力強化の見地からCu−Ni−Cr   用することを推奨する。即ち照準浴Nα1である。  重ねの最下地鍍金としての臆用並にニツケル鍍金    (5)光澤鍍金の電流密度範園はN債に比例して  との組合法である ℃orrOllizi皿9 (6)の効果に就て   増加し逆に電流効率はこれと共に低下するが本電  も夫々試験申である。

  鍍に關する限りN=L30に於て最大値を現はす。  て因みにこの研究には文部省科學試験研究費補助   叉温度は25〜30°cが適當であり、迅速化の限界  金を交附されて居る)

  電流密度は凡そ60A/dm2である。

.   (6)迅速光輝鍍金に於ける電着量は80〜1209/   .    ・

  m・で嬬流効率が6・〜65%である。若しク・ム   引照文献

  酸仕上麟で艶出を行へ鞭に厚着するヒと力咄 (1)1・・nAg・.・936 A画123. P44

㌔耐糎は水素護生速度から吟味すれば可成{1遮蕊き賜&謬   纏㌫竺噸蹴理に依つて一暦(4)山本合現代熟・ツ働(昭24)

   本研疋に關聯して絡に附言することは該鍍金法     404頁

  が普通の亜鉛鍍金としてのみならす、その電着の  (5)Zeitsch・fur Metallkund巳 1θ4α 蕊376

  特質上他の装飾及防蝕鍍金との組合せにも充分利  (6)Am. Mechanist:195(ノJan.9. P.147

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